Оборудование стендов, контрольная и исследовательская аппаратура стендов для проведения испытаний и отработки ЭРД, страница 12

Сталкивающийся с нитью атом щелочного металла передает ей валентный электрон, а образовавшийся положительный ион десорбируется. Электронный ток на вольфрамовую нить определяет поток нейтральных атомов.

Чтобы устранить влияние на показания зонда заряженных частиц перед зондом помещают две плоские пластины, между которыми создается электрическое поле.

Электростатический анализатор предназначен для анализа энергетического спектра ионов. Отобранная с помощью небольшого отверстия проба ионов направляется в электростатический фокусирующий спектрометр, сигнал с выходного коллектора которого подается на вход вертикального усилителя электронно-лучевого осциллографа. Потенциал с отклоняющих пластин анализатора поступает на вход горизонтального усилителя осциллографа.

Описанные некоторые типы инструментальных зондов имеют тот недостаток, что вносят возмущения в исследуемый поток ионов, а при разрушении загрязняют поток ионов. Поэтому важное практическое значение имеют зонды, которые используют элементарные частицы и излучение. К числу таких зондов относятся электронные, нейтронные, световые и зонды, использующие рентгеновские лучи. В электронном зонде источником электронов является электронная пушка, которая создает поток электронов, пересекающих пучок ионов. В результате происходит электронно-ионное рассеяние. Для регистрации прошедшего электронного потока используют визуальные или электрические средства. Такой зонд позволяет определить плотность потока ионов и конфигурацию ионного пучка. На рисунке 4.10-11.16. показана схема установки для зондирования пучка ионов электронным лучом.

При экспериментальных исследованиях фокусирующих ускоряющих систем ионных ЭСД проводят визуальные наблюдения траекторий ионов как внутри ускорительно-замедлительной системы двигателя, так и в вытекающей струе. Такие наблюдения не могут заменить проведения специальных измерений, например, с помощью зондов, но являются весьма полезным дополнением к измерению, например, токов рассеяния. Свечение цезиевого ионного пучка имеет характерный голубой цвет.

Важное практическое значение имеет фотографирование ионного пучка. Из-за малой яркости свечения необходимо использовать высокочувствительные черно-белые или цветные фотоматериалы. Необходимо также во время съемки (выдержка может достигать нескольких минут) обеспечить стационарность режима работы ионного ЭРД.

Для получения более четкой картины собственно ионного пучка и устранения влияния излучения нагретого ионизатора и нейтрализующих сеток могут применяться селективные фильтры (например, темно-синий светофильтр, обладающий пропусканием в области λ≈ 0,44 мкм).

При исследовании теплового состояния отдельных элементов ионного ЭРД используют фотографические материалы, очувствленные к ближней инфракрасной области спектра (инфрахроматические фотоматериалы).

Из фотографий можно почерпнуть важную информацию о фокусирующих качествах ускоряющих электродов и произвести оценку плотности объемного заряда по кривизне границ пучка. В совокупности с измерениями ионного тока это позволит получить сведения о степени нейтрализации пучка.

Применение методов спектральной диагностики позволяет провести качественный анализ состава ионного пучка, а также выполнить количественные измерения. Идентификация зарегистрированных спектральных линий дает возможность определить состав ионного пучка (каким элементам они принадлежат, выяснить присутствие нейтральных атомов, определить заряд ионов и т. д.).

Методы спектральной диагностики позволяют более глубоко исследовать механизмы возбуждения и ионизации. Однако следует принимать во внимание весьма небольшую интенсивность излучения, поэтому необходимо применять высокочувствительные фотоматериалы (при проведении спектрографирования), а также использовать спектрометры с фотоэлектронными приемниками излучения (типа фотоумножителей). Может использоваться спектральная аппаратура, оснащенная электронно-оптическими преобразователями (ЭОП), которые обеспечивают усиление анализируемого излучения.